JP2008030060A - Laser beam machining device - Google Patents
Laser beam machining device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008030060A JP2008030060A JP2006203838A JP2006203838A JP2008030060A JP 2008030060 A JP2008030060 A JP 2008030060A JP 2006203838 A JP2006203838 A JP 2006203838A JP 2006203838 A JP2006203838 A JP 2006203838A JP 2008030060 A JP2008030060 A JP 2008030060A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens array
- array system
- laser beam
- incident
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
本発明はレーザ加工装置に関し、特に、レーザビームの断面を整形する光学系を有するレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly to a laser processing apparatus having an optical system for shaping a cross section of a laser beam.
シリンドリカルレンズアレイを用いてレーザビームを複数の光線束に分割し、分割された複数の光線束を集光レンズで重ね合わせることにより、ビーム断面を整形するとともに、ビーム断面内の光強度分布を均一化するホモジナイザがレーザ加工装置に用いられている(例えば特許文献1参照)。 A cylindrical lens array is used to divide a laser beam into a plurality of beam bundles, and the divided beam bundles are overlapped by a condensing lens to shape the beam cross section and make the light intensity distribution in the beam cross section uniform. A homogenizer to be used is used in a laser processing apparatus (see, for example, Patent Document 1).
ホモジナイザにより、例えば、一方向に細長い形状のビーム断面を持つレーザビームを生成することができる。このようなレーザビームは、例えば、レーザビームにより非晶質シリコン膜を多結晶化するレーザアニールに用いられている。非晶質シリコン膜が形成された被加工面上で、ビーム断面の長さ方向に直交する方向にレーザビームを走査することにより、レーザビームが走査された領域のシリコン膜を多結晶化することができる。 For example, a laser beam having a beam cross section elongated in one direction can be generated by the homogenizer. Such a laser beam is used for, for example, laser annealing for polycrystallizing an amorphous silicon film with a laser beam. The silicon film in the region scanned by the laser beam is polycrystallized by scanning the laser beam in a direction perpendicular to the length direction of the beam cross section on the processing surface on which the amorphous silicon film is formed. Can do.
例えば加工対象物の寸法に応じて、レーザアニールに用いるレーザビームの断面の長さを変えたい場合がある。このような場合、ホモジナイザが有するシリンドリカルレンズアレイの位置を基準位置からレーザビームの進行方向に対して変化させることにより、被加工面上のビーム断面の長さをある程度変化させることができる。 For example, there is a case where it is desired to change the length of the cross section of the laser beam used for laser annealing according to the size of the workpiece. In such a case, the length of the beam cross section on the processing surface can be changed to some extent by changing the position of the cylindrical lens array of the homogenizer from the reference position with respect to the traveling direction of the laser beam.
例えば、基準位置に配置されたシリンドリカルレンズアレイにより100mmの長さのビーム断面が得られるようなホモジナイザでは、シリンドリカルレンズアレイをレーザビームの進行方向に対して移動させることにより、80〜120mm程度の長さのビーム断面を得ることができる。 For example, in a homogenizer in which a beam cross section having a length of 100 mm can be obtained by a cylindrical lens array arranged at a reference position, a length of about 80 to 120 mm is obtained by moving the cylindrical lens array with respect to the traveling direction of the laser beam. A beam cross section can be obtained.
上述のような技術では、ビーム断面の長さを大幅に変えることができない。例えば、基準位置に配置されたシリンドリカルレンズアレイにより100mmの長さのビーム断面が得られるようなホモジナイザで、50mmの長さのビーム断面を得ることは困難である。 With the technique described above, the length of the beam cross section cannot be changed significantly. For example, it is difficult to obtain a beam cross section having a length of 50 mm with a homogenizer in which a beam cross section having a length of 100 mm is obtained by a cylindrical lens array arranged at the reference position.
なお、シリンドリカルレンズアレイを基準位置からレーザビームの進行方向に関して移動させることによりビーム断面の長さを変化させることに伴って、被加工面上のビーム断面内の光強度分布が所望のものからずれるという問題も生じる。 In addition, the light intensity distribution in the beam cross section on the processing surface deviates from a desired one by changing the length of the beam cross section by moving the cylindrical lens array from the reference position with respect to the traveling direction of the laser beam. The problem also arises.
本発明の一目的は、ビーム断面の寸法を容易に大幅に変化させることが可能なレーザ加工装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of easily and greatly changing the dimension of a beam cross section.
本発明の他の目的は、ビーム断面を整形するための新規な光学系を有するレーザ加工装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a laser processing apparatus having a novel optical system for shaping a beam cross section.
本発明の第1の観点によれば、レーザビームを出射するレーザ光源と、第1の位置に配置されたとき前記レーザビームが入射し、入射するレーザビームの進行方向に交差する第1の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第1のレンズアレイ系と、第2の位置に配置されたとき前記レーザビームが入射し、前記第1の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第2のレンズアレイ系と、前記第1のレンズアレイ系が前記第1の位置に配置され、かつ前記第2のレンズアレイ系がレーザビームの入射しない位置に退避された第1の状態と、前記第2のレンズアレイ系が前記第2の位置に配置され、かつ前記第1のレンズアレイ系がレーザビームの入射しない位置に退避された第2の状態とを切り換えるように、前記第1及び第2のレンズアレイ系を移動させる第1のレンズアレイ系移動機構と、集光レンズと、レーザビームが入射する加工対象物を保持するための保持台とを有し、前記第1の状態で、前記第1のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第1の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して第1の寸法を持つビーム断面を生成し、前記第2の状態で、前記第2のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第1の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して前記第1の寸法と異なる寸法を持つビーム断面を生成するレーザ加工装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, a laser light source that emits a laser beam, and a first direction that intersects with a traveling direction of the incident laser beam when the laser beam is incident at the first position. A first lens array system that includes at least one lens array including a plurality of cylindrical lenses arranged in parallel to each other and divides the incident laser beam into a plurality of light bundles corresponding to the respective cylindrical lenses of the lens array; The laser beam is incident when arranged at the second position and includes at least one column of a lens array including a plurality of cylindrical lenses arranged in a direction parallel to the first direction, and the incident laser beam is a lens. A second lens array system that divides into a plurality of light bundles corresponding to each cylindrical lens of the array, and the first lens array; Is disposed at the first position, and the second lens array system is retracted to a position where no laser beam is incident, and the second lens array system is disposed at the second position. And the first lens array system for moving the first and second lens array systems so as to switch between the second state in which the first lens array system is retracted to a position where the laser beam is not incident. A plurality of light beams that have a moving mechanism, a condensing lens, and a holding table for holding a workpiece on which a laser beam is incident, and are divided by the first lens array system in the first state The bundle is incident on the condenser lens, and the condenser lens has the same range with respect to the direction corresponding to the first direction on the surface of the object to be processed held by the holding table. Of the workpiece A cross section of the beam having a first dimension with respect to the direction on the surface is generated, and in the second state, a plurality of light bundles divided by the second lens array system are incident on the condenser lens; The condensing lens superimposes a plurality of incident light bundles on the surface of the processing object on the surface of the processing object held on the holding table in the same range with respect to the direction corresponding to the first direction. A laser processing apparatus for generating a beam cross section having a dimension different from the first dimension with respect to the direction is provided.
本発明の第2の観点によれば、レーザビームを出射するレーザ光源と、第1の位置に配置され、入射するレーザビームの進行方向に交差する第1の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第1のレンズアレイ系と、第2の位置に配置され、前記第1の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第2のレンズアレイ系と、前記第1のレンズアレイ系に入射するようにレーザビームを導き、かつ前記第2のレンズアレイ系にはレーザビームを入射させない第1の状態と、前記第2のレンズアレイ系に入射するようにレーザビームを導き、かつ前記第1のレンズアレイ系にはレーザビームを入射させない第2の状態とを切り換える光路切り換え光学系と、集光レンズと、レーザビームが入射する加工対象物を保持するための保持台と
を有し、前記第1の状態で、該第1のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第1の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して第1の寸法を持つビーム断面を生成し、前記第2の状態で、該第2のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第1の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して前記第1の寸法と異なる寸法を持つビーム断面を生成するレーザ加工装置が提供される。
According to the second aspect of the present invention, the laser light source that emits the laser beam and the laser light source arranged in the first position and arranged in a direction parallel to the first direction intersecting the traveling direction of the incident laser beam. A first lens array system including at least one column of a lens array including a plurality of cylindrical lenses, and dividing the incident laser beam into a plurality of light bundles corresponding to the respective cylindrical lenses of the lens array; and a second lens array system. , Including at least one column of a lens array including a plurality of cylindrical lenses arranged in a direction parallel to the first direction, and dividing an incident laser beam into a plurality of light bundles corresponding to the respective cylindrical lenses of the lens array. The second lens array system and the second lens array, and directing the laser beam to be incident on the first lens array system. A first state in which no laser beam is incident on the system, and a second state in which the laser beam is guided so as to be incident on the second lens array system and the laser beam is not incident on the first lens array system. An optical path switching optical system for switching between states, a condensing lens, and a holding base for holding a workpiece to which a laser beam is incident. In the first state, the first lens array system includes: A plurality of divided beam bundles enter the condenser lens, and the condenser lens corresponds to the first direction on the surface of the workpiece to be processed held by the holding table. A beam cross section having a first dimension with respect to the direction is generated on the surface of the workpiece to be overlapped in the same range with respect to the direction to be processed, and is divided by the second lens array system in the second state. A plurality of light bundles The light is incident on the lens, and the condensing lens superimposes the incident light bundles on the surface of the object to be processed held on the holding table in the same range with respect to the direction corresponding to the first direction, There is provided a laser processing apparatus for generating a beam cross section having a dimension different from the first dimension with respect to the direction on the surface of an object to be processed.
第1の観点によるレーザ加工装置は、第1のレンズアレイ系移動機構が、第1の状態と第2の状態とを切り換える。これにより、被加工面上で、第1の状態に対応する寸法のビーム断面と第2の状態に対応する寸法のビーム断面とを切り換えることができる。 In the laser processing apparatus according to the first aspect, the first lens array moving mechanism switches between the first state and the second state. Thereby, on the surface to be processed, the beam cross section having a dimension corresponding to the first state and the beam cross section having a dimension corresponding to the second state can be switched.
第2の観点によるレーザ加工装置は、光路切り換え光学系が、第1の状態と第2の状態とを切り換える。これにより、被加工面上で、第1の状態に対応する寸法のビーム断面と第2の状態に対応する寸法のビーム断面とを切り換えることができる。 In the laser processing apparatus according to the second aspect, the optical path switching optical system switches between the first state and the second state. Thereby, on the surface to be processed, the beam cross section having a dimension corresponding to the first state and the beam cross section having a dimension corresponding to the second state can be switched.
図1〜図3を参照して、本発明の第1の実施例によるレーザ加工装置について説明する。図1(A)は、第1の実施例のレーザ加工装置の概略図である。レーザ光源1が、レーザビームを出射する。レーザ光源1は、例えばNd:YAGレーザの2倍高調波を出射する。レーザ光源1から出射されたレーザビームが、ズーム光学系2を経てホモジナイザ光学系3に入射する。ズーム光学系2により、ホモジナイザ光学系3に入射するレーザビームの断面を所望の大きさにすることができる。
A laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a schematic diagram of the laser processing apparatus of the first embodiment. The
ホモジナイザ光学系3は、短尺用レンズアレイ系11、第1の長尺用レンズアレイ系12、第2の長尺用レンズアレイ系13、集光レンズ21、第1のリニアステージ機構32、及び第2のリニアステージ機構33を含む。制御装置100が、第1及び第2のリニアステージ機構32及び33を制御する。
The homogenizer optical system 3 includes a short
第1のリニアステージ機構32が、第1の長尺用レンズアレイ系12を、入射するレーザビームの進行方向に直交する方向に移動可能に保持する。第2のリニアステージ機構33が、第2の長尺用レンズアレイ系13を、入射するレーザビームの進行方向に直交する方向に移動可能に保持する。
The first
ホモジナイザ光学系3は、第1の長尺用レンズアレイ系12が、第1のリニアステージ機構32によりレーザビームの光路上に配置され、第2の長尺用レンズアレイ系13が、第2のリニアステージ機構33によりレーザビームの入射しない位置に退避された第1の状態で用いられるか、または、第2の長尺用レンズアレイ系13が、第2のリニアステージ機構33によりレーザビームの光路上に配置され、第1の長尺用レンズアレイ系12が、第1のリニアステージ機構32によりレーザビームの入射しない位置に退避された第2の状態で用いられる。図1(A)には、第1の状態に設定されたホモジナイザ光学系3を示す。
In the homogenizer optical system 3, the first long
ホモジナイザ光学系3を透過したレーザビームが、加工対象物4に入射する。ホモジナイザ光学系3は、加工対象物4の表面上(被加工面上)で、ビーム断面を一方向に細長い形状に整形するとともにビーム断面内の光強度分布を均一に近づける。ホモジナイザ光学系3が第1の状態に設定されているときの被加工面上のビーム断面の長さは例えば50mmであり、第2の状態に設定されているときの被加工面上のビーム断面の長さは例えば100mmである。被加工面上のビーム断面の幅は、第1及び第2の状態の双方で、例えば50μmである。 The laser beam that has passed through the homogenizer optical system 3 enters the workpiece 4. The homogenizer optical system 3 shapes the beam cross section into an elongated shape in one direction on the surface of the workpiece 4 (on the surface to be processed), and makes the light intensity distribution in the beam cross section uniform. The length of the beam cross section on the processing surface when the homogenizer optical system 3 is set to the first state is, for example, 50 mm, and the beam cross section on the processing surface when the homogenizer optical system 3 is set to the second state. The length of is, for example, 100 mm. The width of the beam cross section on the processing surface is, for example, 50 μm in both the first and second states.
加工対象物4は、例えば、表面に非晶質シリコン膜が形成されたガラス基板である。XYステージ5が、加工対象物4を保持する。XYステージ5は、加工対象物4を被加工面に平行な面内で移動させることができる。被加工面上で、断面が一方向に細長い形状に整形されたレーザビームをビーム断面の幅方向に走査することにより、走査された領域内のシリコン膜を多結晶化することができる。 The workpiece 4 is, for example, a glass substrate having an amorphous silicon film formed on the surface. The XY stage 5 holds the workpiece 4. The XY stage 5 can move the workpiece 4 within a plane parallel to the workpiece surface. By scanning a laser beam whose cross section is shaped to be elongated in one direction on the processing surface in the width direction of the beam cross section, the silicon film in the scanned region can be polycrystallized.
次に、図1(B)、図1(C)、及び図2を参照して、第1の状態で第1の長尺用レンズアレイ系12及び集光レンズ21が構成する光学系について説明する。ここで、ホモジナイザ光学系3に入射するレーザビームの進行方向に平行なZ軸を有するXYZ直交座標系を定義する。レーザビームが進行する向きをZ軸正方向とする。図1(B)は、X軸方向に平行な視線で見た第1の長尺用レンズアレイ系12及び集光レンズ21を示し、図1(C)は、Y軸方向に平行な視線で見た第1の長尺用レンズアレイ系12及び集光レンズ21を示す。
Next, with reference to FIG. 1 (B), FIG. 1 (C), and FIG. 2, the optical system which the 1st elongate
第1の長尺用レンズアレイ系12は、Z軸方向に所定の間隔を隔てて並べられた2列のシリンドリカルレンズアレイ121及び122から構成される。シリンドリカルレンズアレイ121及び122はそれぞれ、母線方向がX軸方向と平行になる姿勢に保持されてY軸方向に平行な方向に並ぶ複数のシリンドリカルレンズから構成される。両シリンドリカルレンズアレイ121及び122が有するシリンドリカルレンズの本数は等しい。
The first long
シリンドリカルレンズアレイ121を構成する複数のシリンドリカルレンズは同一形状を有し、シリンドリカルレンズアレイ122を構成する複数のシリンドリカルレンズは同一形状を有する。シリンドリカルレンズアレイ121及び122の各シリンドリカルレンズのY軸方向に関する幅は等しい。なお、シリンドリカルレンズアレイ121のシリンドリカルレンズとシリンドリカルレンズアレイ122のシリンドリカルレンズとは、互いに同一の形状とは限らない。
The plurality of cylindrical lenses constituting the
Y軸の負方向から正方向に並べられた各シリンドリカルレンズのY軸方向に関する中心が相互に一致するように、シリンドリカルレンズアレイ121及び122が配置されている。
レーザビームがシリンドリカルレンズアレイ121に入射する。シリンドリカルレンズアレイ121に入射するレーザビームの断面内のY軸方向に関する光強度分布Dyは、ビーム断面の中心部分で相対的に高く周辺部分で相対的に低く、また、ビーム断面の中心を挟んでY軸方向に関してほぼ対称である。
The laser beam is incident on the
入射レーザビームの断面のY軸方向に関する中心が、シリンドリカルレンズアレイ121のY軸方向に関する中心を通過するように、第1の状態で、入射レーザビームと第1の長尺用レンズアレイ系12との相対位置が設定される。
In the first state, the incident laser beam and the first long
シリンドリカルレンズアレイ121に入射したレーザビームが、Y軸方向に関して、シリンドリカルレンズアレイ121の各シリンドリカルレンズに対応した本数の光線束に分割される。シリンドリカルレンズアレイ121で分割された各光線束が、シリンドリカルレンズアレイ122の対応する各シリンドリカルレンズを透過する。図1(C)に示すように、X軸方向については、シリンドリカルレンズアレイ121及び122は単なる透明な平板と等価である。
The laser beam incident on the
第1の状態で、第1の長尺用レンズアレイ系12を透過したレーザビームが、集光レンズ21を透過して、加工対象物4に入射する。集光レンズ21は、第1の長尺用レンズアレイ系12でY軸方向に関して分割された複数の光線束を、被加工面上でY軸方向に関して同一の範囲に重ね合わせる。これにより、被加工面上でY軸方向に関して所定の寸法を持つビーム断面が得られる。
In the first state, the laser beam that has passed through the first long
Y軸方向に関してシリンドリカルレンズアレイ121の中心からそれぞれ等しい距離に配置された1対のシリンドリカルレンズについて考える。これら2つのシリンドリカルレンズをそれぞれ透過した2本の光線束の、Y軸方向に関する光強度分布は、互いに反対の増減傾向を有する。従って、これら2本の光線束がY軸方向に関して同一の範囲に重ね合わせられた光では、Y軸方向に関する光強度分布が均一に近づいている。
Consider a pair of cylindrical lenses disposed at equal distances from the center of the
Y軸方向に関する光強度分布が互いに反対の増減傾向を有する光線束の対のすべてが、集光レンズ21により同一の範囲に重ね合わせられる。このようにして、被加工面上でY軸方向に関して断面内の光強度分布が均一に近づけられたレーザビームが得られる。
All the pairs of ray bundles whose light intensity distributions in the Y-axis direction tend to increase or decrease opposite to each other are superimposed on the same range by the
さらに、図2を参照して、第1の状態で第1の長尺用レンズアレイ系12及び集光レンズ21が構成する光学系について説明する。図2の上側の図は、X軸方向に平行な視線で見た第1の長尺用レンズアレイ系12及び集光レンズ21を示す。なお、図2では、第1の長尺用レンズアレイ系12のレンズアレイの1組を代表して示す。
Furthermore, with reference to FIG. 2, the optical system which the 1st elongate
第1の長尺用レンズアレイ系12の焦点距離がfa1であり、集光レンズ21の焦点距離がfcである。集光レンズ21の焦点距離fcが、第1の長尺用レンズアレイ系12の焦点距離fa1よりも長い。第1の長尺用レンズアレイ系12及び集光レンズ21は、Y軸方向に関して倍率fc/fa1を有する拡大光学系を構成する。第1の長尺用レンズアレイ系12を構成する各シリンドリカルレンズのY軸方向に関する幅をhy1とすると、シリンドリカルレンズの幅hy1がfc/fa1倍された長さのビーム断面が、被加工面上に生成される。
The focal length of the first long
次に、図1に戻って、第2の状態で第2の長尺用レンズアレイ系13及び集光レンズ21が構成する光学系について説明する。第2の長尺用レンズアレイ系13は、Z軸方向に所定の間隔を隔てて並べられた2列のシリンドリカルレンズアレイ131及び132から構成される。
Next, referring back to FIG. 1, the optical system constituted by the second long
シリンドリカルレンズアレイ131及び132は、第1の長尺用レンズアレイ系12を構成するシリンドリカルレンズアレイ121及び122と、それぞれ異なる焦点距離を有する。Z軸方向に関して、シリンドリカルレンズアレイ131から132までの間隔は、第1の長尺用レンズアレイ系12のシリンドリカルレンズアレイ121から122までの間隔と異なっている。第2の長尺用レンズアレイ系13は、その他は、第1の長尺用レンズアレイ系12と同様な構成を有する。
The
第2の状態では、入射レーザビームの断面のY軸方向に関する中心が、シリンドリカルレンズアレイ131のY軸方向に関する中心を通過するように、入射レーザビームと第2の長尺用レンズアレイ系13との相対位置が設定される。
In the second state, the incident laser beam and the second long
第2の状態では、第2の長尺用レンズアレイ系13でY軸方向に関して分割された複数の光線束が、集光レンズ21により被加工面上でY軸方向に関して同一の範囲に重ね合わされて、被加工面上でY軸方向に関して所定の寸法を持ち、光強度分布が均一に近づけられたビーム断面が得られる。
In the second state, a plurality of light bundles divided in the Y-axis direction by the second long
さらに、図2を参照して、第2の状態で第2の長尺用レンズアレイ系13及び集光レンズ21が構成する光学系について説明する。図2の下側の図は、X軸方向に平行な視線で見た第2の長尺用レンズアレイ系13及び集光レンズ21を示す。なお、図2では、第2の長尺用レンズアレイ系13のレンズアレイの1組を代表して示す。
Furthermore, with reference to FIG. 2, the optical system which the 2nd elongate
第2の長尺用レンズアレイ系13の焦点距離がfa2である。第2の長尺用レンズアレイ系13の焦点距離fa2は、第1の長尺用レンズアレイ系12の焦点距離fa1よりも短い。また、集光レンズ21の焦点距離fcが、第2の長尺用レンズアレイ系13の焦点距離fa2よりも長い。
The focal length of the second long
第2の長尺用レンズアレイ系13及び集光レンズ21は、Y軸方向に関して倍率fc/fa2を有する拡大光学系を構成する。第2の長尺用レンズアレイ系13を構成する各シリンドリカルレンズのY軸方向に関する幅をhy2とすると、シリンドリカルレンズの幅hy2がfc/fa2倍された長さのビーム断面が、被加工面上に生成される。
The second long
第1及び第2の長尺用レンズアレイ系12及び13の各シリンドリカルレンズの幅hy1及びhy2が等しいとする。例えば、第2の長尺用レンズアレイ系13の焦点距離fa2が、第1の長尺用レンズアレイ系12の焦点距離fa1の1/2である場合について考えると、第2の状態の拡大倍率fc/fa2は、第1の状態の拡大倍率fc/fa1の2倍となる。つまり、このような場合、第2の状態で生成されるビーム断面の長さが、第1の状態のそれの2倍となる。このように、第1の状態と第2の状態とを切り換えることにより、被加工面上のビーム断面のY軸方向に関する寸法を切り換えることができる。
Assume that the widths hy1 and hy2 of the cylindrical lenses of the first and second long
次に、再び図1を参照して、短尺用レンズアレイ系11及び集光レンズ21が構成する光学系について説明する。短尺用レンズアレイ系11は、1つの長尺用レンズアレイ系をXY面に平行な面内で90度回転させた構成を有する。短尺レンズアレイ系11は、Z軸方向に所定の間隔を隔てて並べられた2列のシリンドリカルレンズアレイ111及び112から構成され、シリンドリカルレンズアレイ111及び112はそれぞれ、母線方向がY軸方向と平行で、X軸方向に並ぶ複数のシリンドリカルレンズから構成される。短尺用レンズアレイ系11は、それに入射したレーザビームを、X軸方向に関して複数の光線束に分割する。
Next, referring to FIG. 1 again, the optical system constituted by the short
短尺用レンズアレイ系11でX軸方向に関して分割された複数の光線束が、集光レンズ21により被加工面上でX軸方向に関して同一の範囲に重ね合わされて、被加工面上でX軸方向に関して所定の寸法を持ち、光強度分布が均一に近づけられたビーム断面が得られる。
A plurality of light bundles divided in the X-axis direction by the short
ただし、短尺用レンズアレイ系11の焦点距離fbは、集光レンズ21の焦点距離fcよりも長い。短尺用レンズアレイ系11及び集光レンズ21は、X軸方向に関して倍率fc/fbを有する縮小光学系を構成する。短尺用レンズアレイ系11を構成する各シリンドリカルレンズのX軸方向に関する幅をhxとすると、シリンドリカルレンズの幅hxがfc/fb倍された幅のビーム断面が、被加工面上に生成される。
However, the focal length fb of the short
次に、図3(A)及び図3(B)を参照して、第1のリニアステージ機構32、第2のリニアステージ機構33、及び、シリンドリカルレンズアレイの保持機構について説明する。
Next, the first
図3(A)は、X軸方向に平行な視線で見た第1及び第2のリニアステージ機構32及び33と、それらにそれぞれ保持された第1及び第2の長尺用レンズアレイ系12及び13を概略的に示す。
FIG. 3A shows the first and second
第1のリニアステージ機構32は、移動台322を含むリニアガイド321と、駆動機構323を有する。駆動機構323が、移動台322を、リニアガイド321のレールに沿ってY軸方向に移動させる。
The first
レンズ保持機構41及び42が、それぞれ、シリンドリカルレンズアレイ121及び122を保持する。レンズ保持機構41及び42が、第1のリニアステージ機構32の移動台322に取り付けられている。移動台322を移動させることにより、第1の長尺用レンズアレイ系12のシリンドリカルレンズアレイ121及び122をY軸方向に移動させることができる。
第2のリニアステージ機構33も、第1のリニアステージ機構32と同様の構成を有する。第2の長尺用レンズアレイ系13のシリンドリカルレンズアレイ131及び132が、それぞれ、レンズ保持機構43及び44に保持され、レンズ保持機構43及び44が、第2のリニアステージ機構33の移動台332に取り付けられている。移動台332を移動させることにより、第2の長尺用レンズアレイ系13のシリンドリカルレンズアレイ131及び132をY軸方向に移動させることができる。
The second
図3(B)は、Z軸方向に平行な視線で見た第1のリニアステージ機構32と、それに取り付けられたレンズ保持機構41を概略的に示す。レンズ保持機構41は、レンズ保持枠411、レンズ保持枠保持部材412、基台413、回転方向微動機構414、及び長尺方向微動機構415を含む。
FIG. 3B schematically shows the first
レンズ保持枠411の枠内にシリンドリカルレンズアレイ121が嵌め込まれている。レンズ保持枠保持部材412が、レンズ保持枠411を保持する。レンズ保持枠保持部材412に支軸416が取り付けられており、レンズ保持枠411は、支軸416を中心として、XY面に平行な面内で回転方向に変位可能である。回転方向微動機構414が、レンズ保持枠411を、回転方向に関する基準位置から回転方向に微小角度変位させることにより、シリンドリカルレンズアレイ121を構成するシリンドリカルレンズの母線方向を微調整することができる。
A
基台413が、レンズ保持枠保持部材412を、Y軸方向に平行な方向に移動可能に保持する。長尺方向微動機構415が、レンズ保持枠保持部材412を、基台413に対し、Y軸方向に関する基準位置からY軸方向に関して微動させることにより、シリンドリカルレンズアレイ121へのレーザビームの入射位置を、Y軸方向に関して微調整することができる。長尺方向微動機構415として、例えばマイクロメータ機構が用いられる。長尺方向微動機構415のストロークは、例えば5mm程度である。
The
第1のリニアステージ機構32の移動台322に、レンズ保持機構41の基台413が取り付けられている。シリンドリカルレンズアレイ121のY軸方向の寸法は、例えば数cm〜10cm程度であり、第1のリニアステージ機構32のストロークは、例えば10cm〜20cm程度である。なお、シリンドリカルレンズアレイ121の重量は、例えば1kg〜2kg程度である。
A
第1のリニアステージ機構32が図中の左方に(Y軸正方向に)シリンドリカルレンズアレイ121を移動させることにより、シリンドリカルレンズアレイ121がレーザビームの入射しない位置に退避される。
When the first
第1のリニアステージ機構32が所望の位置まで右方に(Y軸負方向に)シリンドリカルレンズアレイ121を移動させたとき、第1のリニアステージ機構32の移動台322の右方の縁が、リニアガイド321に対して相対位置を固定されたセットスクリュー324と接触して、移動台322がそれ以上は右方へ移動しない。このようにして、シリンドリカルレンズアレイ121が所望の位置に位置決めされる。
When the first
シリンドリカルレンズアレイ121が第1のリニアステージ機構32により位置決めされた後、必要に応じ上述のように、レンズ保持機構41の有する回転方向微動機構414、及び長尺方向微動機構415を用いて、シリンドリカルレンズアレイ121の姿勢が微調整される。一旦微調整が完了すると、第1の状態と第2の状態とを切り換えても、再度微調整する必要はない。
After the
他のシリンドリカルレンズアレイ122、131及び132も、シリンドリカルレンズアレイ121が保持されているのと同様な構成のレンズ保持機構に保持され、各レンズ保持機構の基台がリニアステージ機構の移動台に取り付けられる。
The other
以上説明した実施例によるレーザ加工装置を用いれば、第1及び第2のリニアステージ機構で第1の状態と第2の状態とを切り換えることにより、2種類の長さのビーム断面を生成することができる。ビーム断面の長さを大幅に変化させる(例えば100mmから50mmにする)ことも容易である。 If the laser processing apparatus according to the embodiment described above is used, the first and second linear stage mechanisms are used to switch between the first state and the second state, thereby generating two types of beam cross sections. Can do. It is also easy to change the length of the beam cross section significantly (for example, from 100 mm to 50 mm).
例えば加工対象物の寸法等で定まる加工対象物の種別に応じて、ホモジナイザ光学系3の状態を切り換えることにより、被加工面上のビーム断面の長さを切り換えて加工を行うことができる。 For example, by switching the state of the homogenizer optical system 3 in accordance with the type of the processing object determined by the dimensions of the processing object, it is possible to perform processing by switching the length of the beam cross section on the processing surface.
1回の走査でレーザビームを入射させる被加工面上の領域を単位領域と呼ぶこととする。1つの加工対象物上に、第1の長さのビーム断面のレーザビームで走査すべき単位領域と、第2の長さのビーム断面のレーザビームで走査すべき単位領域とが画定されている場合について考える。このような場合に、単位領域に応じてホモジナイザ光学系3の状態を切り換えることにより、被加工面上のビーム断面の長さを切り換えて加工を行うことができる。 A region on the processing surface on which the laser beam is incident in one scan is referred to as a unit region. A unit region to be scanned with a laser beam having a first length beam cross section and a unit region to be scanned with a laser beam having a second length beam cross section are defined on one workpiece. Think about the case. In such a case, by switching the state of the homogenizer optical system 3 according to the unit area, it is possible to perform processing by switching the length of the beam cross section on the processing surface.
なお、レーザビームの進行方向に関しては長尺用レンズアレイ系が移動しないので、そのような移動に伴いビーム断面内の光強度分布が劣化する問題が生じない。 Since the long lens array system does not move with respect to the traveling direction of the laser beam, there is no problem that the light intensity distribution in the beam cross section deteriorates with such movement.
次に、図4を参照して、第2の実施例のレーザ加工装置について説明する。第1の実施例では、第1及び第2のリニアステージ機構32及び33のそれぞれで第1及び第2の長尺用レンズアレイ系12及び13を移動させたが、第2の実施例では、第1及び第2のリニアステージ機構32及び33の代わりに1つのリニアステージ機構32aを用いる。
Next, with reference to FIG. 4, a laser processing apparatus according to the second embodiment will be described. In the first embodiment, the first and second long
リニアステージ機構32aの移動台32a2に、移動台32a2の移動方向であるY軸方向に関して、第1及び第2の長尺用レンズアレイ系12及び13が並べて取り付けられている。第1の状態で、第1の長尺用レンズアレイ系12がレーザビームの光路上の所定位置に配置され、第2の長尺用レンズアレイ系13がレーザビームの入射しない位置に退避されるように、かつ、第2の状態で、第2の長尺用レンズアレイ系13がレーザビームの光路上の所定位置に配置され、第1の長尺用レンズアレイ系12がレーザビームの入射しない位置に退避されるように、移動台32a2上に第1及び第2の長尺用レンズアレイ系12及び13が配置されている。
First and second long
なお、さらに、第1及び第2の状態で得られるものとは異なる長さのビーム断面を得たい場合、移動台32a2上に第3の長尺用レンズアレイ系14を配置することもできる。第1〜第3の長尺用レンズアレイ系12〜14のうち、いずれか1つが用いられる(レーザビームの光路上に配置される)とき、他の2つの長尺用レンズアレイ系がレーザビームの入射しない位置に退避されるように、移動台32a2上に第1〜第3の長尺用レンズアレイ系12〜14が配置される。なお、必要に応じて、4つ以上の長尺用レンズアレイ系を用いることも可能である。
Furthermore, when it is desired to obtain a beam cross section having a length different from that obtained in the first and second states, the third long
なお、移動台上に配置された3つ以上の長尺用レンズアレイ系のうち、Y軸方向について両端に配置されたもの以外に対しては、セットスクリューによる位置決めができないので、充分に高い位置精度を有するリニアステージ機構を用いる必要がある。 Of the three or more long lens array systems arranged on the moving table, those other than those arranged at both ends in the Y-axis direction cannot be positioned by the set screw, so that the position is sufficiently high. It is necessary to use a linear stage mechanism having accuracy.
第2の実施例のレーザ加工装置では、第1の実施例のレーザ加工装置に比べてリニアステージ機構の数を減らすことができる。なお、第1の実施例のレーザ加工装置においても、第1及び第2の状態で得られるものとは異なる長さのビーム断面を得たい場合、さらに、第3の長尺用レンズアレイ系を追加することができる。第3の長尺用レンズアレイ系とともに、それを移動させるためのリニアステージ機構も追加される。 In the laser processing apparatus of the second embodiment, the number of linear stage mechanisms can be reduced as compared with the laser processing apparatus of the first embodiment. In the laser processing apparatus of the first embodiment, when it is desired to obtain a beam cross section having a length different from that obtained in the first and second states, a third long lens array system is further provided. Can be added. A linear stage mechanism for moving the third long lens array system is also added.
次に、図5を参照して、第3の実施例のレーザ加工装置について説明する。本実施例も2つの長尺用レンズアレイ系を有するが、長尺用レンズアレイ系の構成が第1の実施例と異なる。 Next, with reference to FIG. 5, the laser processing apparatus of the 3rd Example is demonstrated. Although this embodiment also has two long lens array systems, the configuration of the long lens array system is different from that of the first embodiment.
図5は、X軸方向に平行な視線で見た第1及び第2のリニアステージ機構32b及び33bと、それらにそれぞれ保持された第1及び第2の長尺用レンズアレイ系12b、13bを概略的に示す。
FIG. 5 shows the first and second linear stage mechanisms 32b and 33b viewed from a line of sight parallel to the X-axis direction, and the first and second long
2列のシリンドリカルレンズアレイ12b1及び12b2から第1の長尺用レンズアレイ系12bが構成され、2列のシリンドリカルレンズアレイ13b1及び13b2から第2の長尺用レンズアレイ系13bが構成される。レーザビームの光路のうち、相対的にレーザ光源側を上流と呼び、相対的に加工対象物側を下流と呼ぶこととする。Z軸方向に関して、第1の長尺用レンズアレイ系12bを構成するシリンドリカルレンズアレイ12b1と12b2との間に、第2の長尺用レンズアレイ系13bを構成するシリンドリカルレンズアレイのうち上流側のシリンドリカルレンズアレイ13b1が配置されている。
Two rows of cylindrical lens arrays 12b1 and 12b2 constitute a first long
第1の実施例では、第1の長尺用レンズアレイ系12を構成するシリンドリカルレンズアレイのうち、最も下流に配置されるシリンドリカルレンズアレイ122よりも、第2の長尺用レンズアレイ系13を構成するシリンドリカルレンズアレイのうち、最も上流に配置されるシリンドリカルレンズアレイ131の方が、下流側に配置された。すなわち、ある長尺用レンズアレイ系を構成する複数列のシリンドリカルレンズアレイの間には、他の長尺用レンズアレイ系を構成するシリンドリカルレンズアレイが配置されなかった。
In the first embodiment, among the cylindrical lens arrays constituting the first long
光学系の設計によっては、Z軸方向に関して、第3の実施例のように、ある長尺用レンズアレイ系を構成する複数列のシリンドリカルレンズアレイの間に、他の長尺用レンズアレイ系を構成するシリンドリカルレンズアレイが配置される場合がある。 Depending on the design of the optical system, in the Z-axis direction, as in the third embodiment, another long lens array system may be provided between a plurality of cylindrical lens arrays constituting a long lens array system. A cylindrical lens array to be configured may be arranged.
第1のリニアステージ機構32bの移動台32b2に、保持台52が取り付けられ、保持台52が、第1の長尺用レンズアレイ系12bを構成するシリンドリカルレンズアレイ12b1及び12b2を保持する。保持台52は、Z軸方向に関して、シリンドリカルレンズアレイ12b1と12b2とを互いに所定間隔で配置されるように保持する。
A holding table 52 is attached to the moving table 32b2 of the first linear stage mechanism 32b, and the holding table 52 holds the cylindrical lens arrays 12b1 and 12b2 constituting the first long
また、第2のリニアステージ機構33bの移動台33b2に、保持台53が取り付けられ、保持台53が、第2の長尺用レンズアレイ系13bを構成するシリンドリカルレンズアレイ13b1及び13b2を保持する。保持台53は、Z軸方向に関して、シリンドリカルレンズアレイ13b1と13b2とを互いに所定間隔で配置されるように保持する。
Further, a holding table 53 is attached to the moving table 33b2 of the second linear stage mechanism 33b, and the holding table 53 holds the cylindrical lens arrays 13b1 and 13b2 constituting the second long lens array system 13b. The holding
第1の長尺用レンズアレイ系12bを構成するシリンドリカルレンズアレイ12b1及び12b2が、Y軸負方向側からレーザビームの光路LBに近づけられ、Y軸負方向側に向かって退避される。第2の長尺用レンズアレイ系13bを構成するシリンドリカルレンズアレイ13b1及び13b2が、Y軸正方向側からレーザビームの光路LBに近づけられ、Y軸正方向側に向かって退避される。このような構成とすると、例えば、保持台52と53とを相互に干渉しにくくできる。
Cylindrical lens arrays 12b1 and 12b2 constituting the first long
なお、シリンドリカルレンズアレイ12b1、12b2、13b1及び13b2を、すべて別々のリニアステージ機構で移動させる構成も可能である。しかし、1つの長尺用レンズアレイ系を構成する複数のシリンドリカルレンズアレイは1組のレンズとして作用するので、第3の実施例のように、1つの長尺用レンズアレイ系を構成する複数のシリンドリカルレンズアレイを共通のリニアステージ機構に保持して、シリンドリカルレンズアレイ同士の相対位置関係を固定したまま移動させることが好ましい。なお、第1、第2の実施例の装置も、1つの長尺用レンズアレイ系を構成するシリンドリカルレンズアレイを共通のリニアステージ機構に保持している。 A configuration in which the cylindrical lens arrays 12b1, 12b2, 13b1, and 13b2 are all moved by separate linear stage mechanisms is also possible. However, since the plurality of cylindrical lens arrays constituting one long lens array system act as one set of lenses, as in the third embodiment, a plurality of cylindrical lens arrays constituting one long lens array system are arranged. It is preferable that the cylindrical lens arrays are held by a common linear stage mechanism and moved while the relative positional relationship between the cylindrical lens arrays is fixed. The apparatuses of the first and second embodiments also hold the cylindrical lens array constituting one long lens array system in a common linear stage mechanism.
次に、図6を参照して第4の実施例のレーザ加工装置について説明する。本実施例では、リニアステージ機構に代えて、回転ステージ機構で長尺用レンズアレイ系を移動させる。図6は、Z軸方向に平行な視線で見た回転ステージ機構61と、それに保持された第1及び第2の長尺用レンズアレイ系12及び13を概略的に示す。
Next, a laser processing apparatus according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the long lens array system is moved by a rotary stage mechanism instead of the linear stage mechanism. FIG. 6 schematically shows the
回転ステージ機構61に、保持台72を介して第1の長尺用レンズアレイ系12が取り付けられ、さらに、保持台73を介して第2の長尺用レンズアレイ系13が取り付けられている。回転ステージ機構61は、Z軸方向に平行な軸の周りに第1及び第2の長尺用レンズアレイ系12及び13を回転させる。
A first long
第1の状態で、第1の長尺用レンズアレイ系12がレーザビームの光路上の所定位置に配置され、第2の長尺用レンズアレイ系13がレーザビームの入射しない位置に退避されるように、かつ、第2の状態で、第2の長尺用レンズアレイ系13がレーザビームの光路上の所定位置に配置され、第1の長尺用レンズアレイ系12がレーザビームの入射しない位置に退避されるように、回転ステージ機構61に、両長尺用レンズアレイ系が取り付けられている。
In the first state, the first long
次に、図7を参照して、第5の実施例によるレーザ加工装置について説明する。本実施例では、ビーム断面の幅も切り換えられるようにするため、ホモジナイズ光学系に、短尺用レンズアレイ系も2種類用意される。第1の短尺用レンズアレイ系10dと、第2の短尺用レンズアレイ系11dとが、Z軸方向に関して所定の間隔を隔てて配置される。
Next, a laser processing apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, in order to switch the width of the beam cross section, two types of short lens array systems are prepared in the homogenizing optical system. The first short
第3のリニアステージ機構30dが、第1の短尺用レンズアレイ系10dを、第1の短尺用レンズアレイ系10dに入射するレーザビームの進行方向に直交する方向に移動させる。第4のリニアステージ機構31dが、第2の短尺用レンズアレイ系11dを、第2の短尺用レンズアレイ系11dに入射するレーザビームの進行方向に直交する方向に移動させる。
The third
ビーム断面の長さを切り換える場合と同様に、第1の短尺用レンズアレイ系10dがレーザビームの光路上の所定位置に配置され、第2の短尺用レンズアレイ系11dがレーザビームの入射しない位置に退避された状態と、第2の短尺用レンズアレイ系11dがレーザビームの光路上の所定位置に配置され、第1の短尺用レンズアレイ系10dがレーザビームの入射しない位置に退避された状態とを切り換えることにより、被加工面上のビーム断面の幅を切り換えることができる。
As in the case of switching the length of the beam cross section, the first short
なお、上記実施例では、1つの長尺用レンズアレイ系が複数列のシリンドリカルレンズアレイから構成されたが、1つの長尺用レンズアレイ系を1列のシリンドリカルレンズアレイから構成することも可能である。これは、短尺用レンズアレイ系についても同様である。 In the above embodiment, one long lens array system is composed of a plurality of columns of cylindrical lens arrays. However, one long lens array system can be composed of a single column of cylindrical lens arrays. is there. The same applies to the short lens array system.
次に、図8を参照して、第6の実施例によるレーザ加工装置について説明する。本実施例では、長尺用レンズアレイ系を移動させる代わりに、所定位置に配置された複数の長尺用レンズアレイ系にレーザビームを振り分けることにより、ビーム断面の長さを切り換える。 Next, a laser processing apparatus according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, instead of moving the long lens array system, the length of the beam cross section is switched by allocating the laser beam to a plurality of long lens array systems arranged at predetermined positions.
レーザ光源1eから出射されたレーザビームが、ズーム光学系2eを経て、短尺用レンズアレイ11eに入射する。短尺用レンズアレイ系11eの下流に、光路切り換え光学系81の第1の部分光学系811が配置されている。
The laser beam emitted from the
第1の部分光学系811は、レーザビームが第1の長尺用レンズアレイ系12eに入射する第1の光路と、レーザビームが第2の長尺用レンズアレイ系13eに入射する第2の光路とを切り換える。
The first partial optical system 811 includes a first optical path where the laser beam is incident on the first long
第1及び第2の長尺用レンズアレイ系12e及び13eの下流に、第2の部分光学系812が配置されている。第2の部分光学系812は、第1の長尺用レンズアレイ系12eを通ったレーザビーム、または第2の長尺用レンズアレイ系13eを通ったレーザビームを、集光レンズ21eに入射させる。制御装置100eが、光路切り換え光学系81を制御する。
A second partial optical system 812 is disposed downstream of the first and second long
短尺用レンズアレイ系11e、第1の長尺用レンズアレイ系12e、第2の長尺用レンズアレイ系13e、集光レンズ21e、及び光路切り換え光学系81を含んで、ホモジナイザ光学系3eが構成される。ホモジナイザ光学系3eを経たレーザビームが、XYステージ5eに保持された加工対象物4eに入射する。
The homogenizer optical system 3e includes a short
レーザビームが第1の光路を通るとき、第1の長尺用レンズアレイ系12e及び集光レンズ21eが構成する光学系が、被加工面上のビーム断面を所望の第1の長さに整形する。レーザビームが第2の光路を通るとき、第2の長尺用レンズアレイ系13e及び集光レンズ21eが構成する光学系が、被加工面上のビーム断面を所望の第2の長さに整形する。
When the laser beam passes through the first optical path, the optical system constituted by the first long
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
1 レーザ光源
2 ズーム光学系
3 ホモジナイザ光学系
4 加工対象物
5 XYステージ
11 短尺用レンズアレイ系
12、13 長尺用レンズアレイ系
111、112、121、122、131、132 シリンドリカルレンズアレイ
32、33 リニアステージ機構
100 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1の位置に配置されたとき前記レーザビームが入射し、入射するレーザビームの進行方向に交差する第1の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第1のレンズアレイ系と、
第2の位置に配置されたとき前記レーザビームが入射し、前記第1の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第2のレンズアレイ系と、
前記第1のレンズアレイ系が前記第1の位置に配置され、かつ前記第2のレンズアレイ系がレーザビームの入射しない位置に退避された第1の状態と、前記第2のレンズアレイ系が前記第2の位置に配置され、かつ前記第1のレンズアレイ系がレーザビームの入射しない位置に退避された第2の状態とを切り換えるように、前記第1及び第2のレンズアレイ系を移動させる第1のレンズアレイ系移動機構と、
集光レンズと、
レーザビームが入射する加工対象物を保持するための保持台と
を有し、
前記第1の状態で、前記第1のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第1の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して第1の寸法を持つビーム断面を生成し、
前記第2の状態で、前記第2のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第1の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して前記第1の寸法と異なる寸法を持つビーム断面を生成するレーザ加工装置。 A laser light source for emitting a laser beam;
When arranged at the first position, the laser beam is incident, and at least one lens array comprising a plurality of cylindrical lenses arranged in a direction parallel to the first direction intersecting the traveling direction of the incident laser beam. A first lens array system that divides the incident laser beam into a plurality of beam bundles corresponding to each cylindrical lens of the lens array;
The laser beam is incident when arranged at the second position and includes at least one lens array including a plurality of cylindrical lenses arranged in a direction parallel to the first direction, and the incident laser beam is a lens array. A second lens array system that divides into a plurality of light bundles corresponding to each of the cylindrical lenses;
A first state in which the first lens array system is disposed at the first position and the second lens array system is retracted to a position where no laser beam is incident; and the second lens array system is The first and second lens array systems are moved so as to switch between the second state that is disposed at the second position and the first lens array system is retracted to a position where the laser beam is not incident. A first lens array system moving mechanism
A condenser lens;
A holding table for holding the workpiece on which the laser beam is incident;
In the first state, a plurality of light bundles divided by the first lens array system are incident on the condenser lens, and the condenser lens holds the plurality of incident light bundles on the holding table. Generating a beam cross section having a first dimension with respect to the direction on the surface of the workpiece, overlapping the same range with respect to the direction corresponding to the first direction on the surface of the workpiece.
In the second state, a plurality of light bundles divided by the second lens array system enter the condenser lens, and the condenser lens holds the plurality of incident light bundles on the holding table. A beam cross-section having a dimension different from the first dimension with respect to the direction on the surface of the workpiece is generated by overlapping the same range with respect to the direction corresponding to the first direction on the surface of the workpiece. Laser processing equipment.
前記第1のレンズアレイ系が含むレンズアレイを保持する第1の保持部材と、
前記第1の保持部材を移動可能に保持する第2の保持部材と、
前記第2の保持部材に対し、前記第1の保持部材に保持されたレンズアレイの各レンズが並ぶ方向に関して、該第1の保持部材を微動させる微動機構と
を有し、前記第1のレンズアレイ系移動機構は、前記第2の保持部材を移動させることにより前記第1のレンズアレイ系を移動させる請求項1または2に記載のレーザ加工装置。 further,
A first holding member for holding a lens array included in the first lens array system;
A second holding member movably holding the first holding member;
A fine movement mechanism for finely moving the first holding member with respect to a direction in which the lenses of the lens array held by the first holding member are arranged with respect to the second holding member; The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the array system moving mechanism moves the first lens array system by moving the second holding member.
第3の位置に配置されたとき前記レーザビームが入射し、入射するレーザビームの進行方向及び前記第1の方向と交差する第2の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第3のレンズアレイ系と、
第4の位置に配置されたとき前記レーザビームが入射し、前記第2の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第4のレンズアレイ系と、
前記第3のレンズアレイ系が前記第3の位置に配置され、かつ前記第4のレンズアレイ系がレーザビームの入射しない位置に退避された第3の状態と、前記第4のレンズアレイ系が前記第4の位置に配置され、かつ前記第3のレンズアレイ系がレーザビームの入射しない位置に退避された第4の状態とを切り換えるように、前記第3及び第4のレンズアレイ系を移動させる第2のレンズアレイ系移動機構と
を有し、
前記第3の状態で、該第3のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第2の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して第2の寸法を持つビーム断面を生成し、
前記第4の状態で、該第4のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第2の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して前記第2の寸法と異なる寸法を持つビーム断面を生成する請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。 further,
When arranged at the third position, the laser beam is incident, and includes a plurality of cylindrical lenses arranged in a direction parallel to a traveling direction of the incident laser beam and a second direction intersecting the first direction. A third lens array system including at least one row of lens arrays and dividing an incident laser beam into a plurality of light bundles corresponding to the respective cylindrical lenses of the lens array;
The laser beam is incident when arranged at the fourth position and includes at least one lens array including a plurality of cylindrical lenses arranged in a direction parallel to the second direction. The incident laser beam is a lens array. A fourth lens array system that divides into a plurality of light bundles corresponding to each of the cylindrical lenses;
A third state in which the third lens array system is disposed at the third position and the fourth lens array system is retracted to a position where no laser beam is incident; and the fourth lens array system is The third and fourth lens array systems are moved so as to switch between the fourth state, which is disposed at the fourth position and the third lens array system is retracted to a position where the laser beam is not incident. A second lens array system moving mechanism
In the third state, a plurality of light bundles divided by the third lens array system enter the condenser lens, and the condenser lens holds the incident light bundles on the holding table. Generating a beam cross section having a second dimension with respect to a direction corresponding to the second direction on the surface of the workpiece to be overlapped in the same range with respect to the direction corresponding to the second direction;
In the fourth state, a plurality of light bundles divided by the fourth lens array system enter the condenser lens, and the condenser lens holds the incident light bundles on the holding table. A beam cross section having a dimension different from the second dimension with respect to the direction on the surface of the workpiece is generated by overlapping the same range with respect to the direction corresponding to the second direction on the surface of the workpiece. The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
第1の位置に配置され、入射するレーザビームの進行方向に交差する第1の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第1のレンズアレイ系と、
第2の位置に配置され、前記第1の方向と平行な方向に並べられた複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイを少なくとも1列含み、入射したレーザビームをレンズアレイの各シリンドリカルレンズに対応する複数の光線束に分割する第2のレンズアレイ系と、
前記第1のレンズアレイ系に入射するようにレーザビームを導き、かつ前記第2のレンズアレイ系にはレーザビームを入射させない第1の状態と、前記第2のレンズアレイ系に入射するようにレーザビームを導き、かつ前記第1のレンズアレイ系にはレーザビームを入射させない第2の状態とを切り換える光路切り換え光学系と、
集光レンズと、
レーザビームが入射する加工対象物を保持するための保持台と
を有し、
前記第1の状態で、該第1のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第1の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して第1の寸法を持つビーム断面を生成し、
前記第2の状態で、該第2のレンズアレイ系で分割された複数の光線束が前記集光レンズに入射し、該集光レンズは、入射した複数の光線束を前記保持台に保持された加工対象物の表面上で前記第1の方向に対応する方向に関し同一の範囲に重ね合わせて、加工対象物の表面上で当該方向に関して前記第1の寸法と異なる寸法を持つビーム断面を生成するレーザ加工装置。 A laser light source for emitting a laser beam;
A lens array including a plurality of cylindrical lenses arranged at a first position and arranged in a direction parallel to a first direction intersecting a traveling direction of an incident laser beam, the incident laser beam being a lens; A first lens array system that divides into a plurality of light bundles corresponding to each cylindrical lens of the array;
A plurality of lens arrays each including a plurality of cylindrical lenses arranged at a second position and arranged in a direction parallel to the first direction, and a plurality of incident laser beams corresponding to the respective cylindrical lenses of the lens array. A second lens array system that divides the beam bundle of
A first state in which a laser beam is guided so as to be incident on the first lens array system, and no laser beam is incident on the second lens array system, and is incident on the second lens array system An optical path switching optical system for guiding a laser beam and switching between a second state in which the laser beam is not incident on the first lens array system;
A condenser lens;
A holding table for holding the workpiece on which the laser beam is incident;
In the first state, a plurality of light bundles divided by the first lens array system enter the condenser lens, and the condenser lens holds the plurality of incident light bundles on the holding table. Generating a beam cross section having a first dimension with respect to the direction on the surface of the workpiece, overlapping the same range with respect to the direction corresponding to the first direction on the surface of the workpiece.
In the second state, a plurality of light bundles divided by the second lens array system enter the condenser lens, and the condenser lens holds the plurality of incident light bundles on the holding table. A beam cross-section having a dimension different from the first dimension with respect to the direction on the surface of the workpiece is generated by overlapping the same range with respect to the direction corresponding to the first direction on the surface of the workpiece. Laser processing equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006203838A JP4901355B2 (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | Laser processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006203838A JP4901355B2 (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | Laser processing equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008030060A true JP2008030060A (en) | 2008-02-14 |
JP4901355B2 JP4901355B2 (en) | 2012-03-21 |
Family
ID=39120016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006203838A Expired - Fee Related JP4901355B2 (en) | 2006-07-26 | 2006-07-26 | Laser processing equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4901355B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101244291B1 (en) | 2011-04-13 | 2013-03-18 | 주식회사 엘티에스 | Apparatus for drilling flexible printed circuit board |
CN103231173A (en) * | 2012-08-31 | 2013-08-07 | 苏州领创激光科技有限公司 | Automatic lens changing laser cutting head |
JP2021530740A (en) * | 2018-07-18 | 2021-11-11 | トルンプフ レーザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングTRUMPF Laser GmbH | Optical device that variably generates a multi-focus profile |
CN114654108A (en) * | 2022-04-09 | 2022-06-24 | 法特迪精密科技(苏州)有限公司 | MEMS probe silicon wafer cutting device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4082711A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-02 | TRUMPF Schweiz AG | Laser processing machine and method for monitoring an optical element arranged in the laser beam path |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6293095A (en) * | 1985-10-18 | 1987-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Laser beam machine |
JP2002025933A (en) * | 2001-04-04 | 2002-01-25 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Beam homogenizer and semiconductor thin film generating method |
-
2006
- 2006-07-26 JP JP2006203838A patent/JP4901355B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6293095A (en) * | 1985-10-18 | 1987-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Laser beam machine |
JP2002025933A (en) * | 2001-04-04 | 2002-01-25 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Beam homogenizer and semiconductor thin film generating method |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101244291B1 (en) | 2011-04-13 | 2013-03-18 | 주식회사 엘티에스 | Apparatus for drilling flexible printed circuit board |
CN103231173A (en) * | 2012-08-31 | 2013-08-07 | 苏州领创激光科技有限公司 | Automatic lens changing laser cutting head |
CN103231173B (en) * | 2012-08-31 | 2015-07-15 | 苏州领创激光科技有限公司 | Automatic lens changing laser cutting head |
JP2021530740A (en) * | 2018-07-18 | 2021-11-11 | トルンプフ レーザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングTRUMPF Laser GmbH | Optical device that variably generates a multi-focus profile |
CN114654108A (en) * | 2022-04-09 | 2022-06-24 | 法特迪精密科技(苏州)有限公司 | MEMS probe silicon wafer cutting device |
CN114654108B (en) * | 2022-04-09 | 2023-06-23 | 法特迪精密科技(苏州)有限公司 | MEMS probe silicon chip cutting device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4901355B2 (en) | 2012-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102245341B (en) | Method for achieving dynamic and thermal loads on laser beam positioning system to achieve high throughput laser processing of workpiece features | |
CN104148810B (en) | Method by semiconductor substrate radiation fluting | |
JP4901355B2 (en) | Laser processing equipment | |
US10583524B2 (en) | Laser processing head comprising a lens interchange system | |
US20110228537A1 (en) | Adjustable Beam Size Illumination Optical Apparatus and Beam Size Adjusting Method | |
JPH1082971A (en) | Optical device for uniformizing laser light and generating plural lighting fields | |
KR101624517B1 (en) | Adjustable spatial filter for laser scribing apparatus | |
WO2008033750A1 (en) | Optical system suitable for processing multiphoton curable photoreactive compositions | |
JP2023503139A (en) | Devices for homogenizing laser light and assemblies of devices of that kind | |
JP6083284B2 (en) | Laser processing equipment | |
JP2016131997A (en) | Laser cutting optical unit and laser cutter | |
JP2015193069A (en) | Machining head and grooving device | |
JP2009210726A (en) | Maskless exposure apparatus | |
JP5534853B2 (en) | Laser irradiation apparatus and laser irradiation method | |
KR100254833B1 (en) | manufacturing method of liquid crystal display device and the laser machining device thereof | |
JP4191334B2 (en) | Precision variable long beam optical system | |
JP2012030267A (en) | Laser beam irradiation apparatus and laser beam irradiation method | |
KR101928264B1 (en) | Laser beam shaping apparatus | |
JPH11192574A (en) | Laser beam machining method and its device | |
JP2016124022A (en) | Laser processing head and laser processing apparatus | |
JP5468046B2 (en) | Laser processing equipment | |
KR102627053B1 (en) | Laser beam machining device | |
JP3530769B2 (en) | Illumination device and optical processing machine using the same | |
WO2022038682A1 (en) | Optical device and processing device | |
JP2004361481A (en) | Uniform irradiation device and irradiation method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110422 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110510 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110617 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111227 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4901355 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150113 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |